循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，熱交換器設(shè)有內(nèi)管，內(nèi)管兩端分別構(gòu)成循環(huán)水入口和循環(huán)水出口，內(nèi)管設(shè)有分流管，每根分流管共用入口和出口分別構(gòu)成燃油入口和燃油出口，燃油入口和燃油出口分別設(shè)置于內(nèi)管兩端部，燃油出口和循環(huán)水出口位于同一側(cè)，熱交換器的循環(huán)水入口與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水熱水出口連接，熱交換器的循環(huán)水出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水冷水入口，熱交換器的燃油出口通過管道連接油氣分離器的燃油油氣入口，油氣分離器的出氣口連接發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣入口，油氣分離器的燃油液體出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴。增加發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油利用率，節(jié)約用油，節(jié)約5%~20%，回收利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢熱，節(jié)約能源。
【專利說明】循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油預(yù)熱【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，適用于汽油、柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油預(yù)熱。
【背景技術(shù)】
[0002]街頭公汽后面排出濃濃的黑煙和小汽車產(chǎn)生刺鼻的汽油味，既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源，汽車的尾氣一部分是沒有來得及燃燒的汽油或柴油，一部分是未完全燃燒的燃油及其他廢氣。所以，現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒方式有必要改進(jìn)。
[0003]I份質(zhì)量的汽油(或柴油)燃燒后，大約有30%的有效做功、10%克服機(jī)械摩擦、20%熱能損失(通過水箱散熱排氣管排出)、20%沒有燃燒直接排出去產(chǎn)生汽油味、20%的沒有完全燃燒冒黑煙，要使物質(zhì)充分燃燒必須滿足兩個(gè)條件:①充足的氧氣，②物質(zhì)要和空氣最大面積的接觸，而燃油首先是吸熱汽化后再燃燒，汽化的目的就是為了和氧氣有最大面積充分的接觸。液體蒸發(fā)(汽化)具有三個(gè)特點(diǎn)①蒸發(fā)面積越大(霧化越好)，蒸發(fā)(汽化)越快②溫度越高，蒸發(fā)(汽化越快)③風(fēng)速越大(高壓直噴)，蒸發(fā)(汽化)越快。
[0004]汽油(或柴油)不僅是一種燃料，還是一種溶劑，汽油(或柴油)從石油里面提煉出來的時(shí)候，石油中有一定量的膠性物質(zhì)溶解在里面，膠性物質(zhì)的黏性致使汽油或柴油低溫時(shí)流動(dòng)性差，從發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴噴出的時(shí)候霧化效果不好，在特定時(shí)間內(nèi)汽化的質(zhì)量少，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油燃燒效果不好，耗油。燃油經(jīng)過預(yù)熱加溫后，溫度越高，流動(dòng)性越好。
[0005]因?yàn)闇囟雀叩牟裼蛷膰娪妥靽姵龅臅r(shí)候，霧化的效果會(huì)更好些，汽化的時(shí)間更短，汽化的質(zhì)量會(huì)更多，而發(fā)動(dòng)機(jī)做功的時(shí)間又非常有限，因此，溫度高的柴油會(huì)燃燒的更充分，做功會(huì)更大，要使同條件下燃油燃燒的更充分就需要對(duì)燃油進(jìn)行預(yù)熱。
[0006]發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油需要預(yù)熱，而廢氣渦輪增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)熱水需要散熱，利用發(fā)動(dòng)機(jī)自身產(chǎn)生的廢熱對(duì)燃油進(jìn)行預(yù)熱是節(jié)能的趨勢(shì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，以汽油、柴油為媒介，一方面給發(fā)動(dòng)機(jī)需要散熱的循環(huán)熱水降溫，另一方面給發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣渦輪增壓器散熱，循環(huán)吸收再利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱，給準(zhǔn)備進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴的燃油預(yù)熱，讓燃油更快更充分的燃燒，從而節(jié)能減排，節(jié)油5% — 20%左右。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)裝有水冷系的冷卻系統(tǒng)，還包括熱交換器和油氣分離器，熱交換器設(shè)有一根內(nèi)管，內(nèi)管的兩端分別構(gòu)成循環(huán)水入口和循環(huán)水出口，內(nèi)管的內(nèi)部設(shè)有一根以上的分流管，每根分流管并聯(lián)，每根分流管共用一個(gè)入口和一個(gè)出口分別構(gòu)成燃油入口和燃油出口，燃油入口和燃油出口分別設(shè)置于內(nèi)管兩端部的管壁上，燃油入口和循環(huán)水入口位于同一側(cè)，燃油出口和循環(huán)水出口位于同一側(cè)，熱交換器的循環(huán)水入口與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水熱水出口連接，熱交換器的循環(huán)水出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水冷水入口，熱交換器的燃油出口通過管道連接油氣分離器的燃油油氣入口，油氣分離器的出氣口連接發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣入口，油氣分離器的燃油液體出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴。
[0009]所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水熱水出口和循環(huán)水冷水入口處于大循環(huán)中。
[0010]所述的油氣分離器包括:儲(chǔ)液罐、通氣室、固定浮力支架、浮子、氣門及回力彈簧，出氣口位于通氣室壁上，通氣室的底部與儲(chǔ)液罐的頂部連通，且通氣室與儲(chǔ)液罐連通處設(shè)有氣門，燃油油氣入口設(shè)置于儲(chǔ)液罐的中部，燃油液體出口設(shè)置于儲(chǔ)液罐的底端，儲(chǔ)液罐底部固定連接固定浮力支架，固定浮力支架包含3至5根豎直立柱，豎直立柱的長(zhǎng)度與儲(chǔ)液罐的高度相同，3至5根豎直立柱與儲(chǔ)液罐底部構(gòu)成放置浮子的升降空間，浮子位于升降空間內(nèi)，氣門位于升降空間的頂部，浮子可隨儲(chǔ)液罐中液體液面的升降而上升下降，浮子上升到預(yù)定高度后頂住氣門底部的氣門塞，氣門的頂部用鐵卡或螺絲連接回力彈簧的一端，回力彈簧的另一端固定在通氣室的頂部，通氣室的底部安裝氣門底座。
[0011 ] 所述的氣門為通用的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。
[0012]所述的油氣分離器的液體出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器散熱裝置的入口端，渦輪增壓器上散熱出口處的燃油出口連接油氣分離器的燃油油氣入口，油氣分離器的出氣口連接發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)氣管，燃油液體出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴。
[0013]當(dāng)混有少許氣體的汽油進(jìn)入油氣分離器后，氣體會(huì)自動(dòng)跟液體汽油分離開來。隨著油氣分離器里的液面高度上升，浮子會(huì)被托起。當(dāng)浮子上升到一定的高度時(shí)，會(huì)頂住上面的氣門塞使氣門閉合。氣門閉合后油氣分離器內(nèi)由于不斷有燃油氣體產(chǎn)生，浮子會(huì)慢慢下降。當(dāng)浮子下降到一定高度時(shí)，氣門由于不受外力影響，在回力彈簧的作用下，氣門打開。此時(shí)，氣體會(huì)從出氣口逸出，由于壓力的作用，油氣分離器里液面的高度回升，浮子被托起頂住氣門閉合。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
1、增加發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油利用率，節(jié)約用油，節(jié)約5%~20%左右；
2、回收利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢熱，節(jié)約能源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)(渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī))的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置示意圖。
[0016]圖2為熱交換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為油氣分離器放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置示意圖。
[0019]圖中:I一發(fā)動(dòng)機(jī)，2—噴油嘴，3—熱交換器，4一循環(huán)水入口，5—油氣分離器，6—出氣口(油氣出口進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)管)，7—排氣管，8—渦輪增壓器，9一廢氣排放出口，10—(發(fā)動(dòng)機(jī))吸氣入口，11一循環(huán)水出口，12—燃油入口，13—燃油出口。14 一固定浮力支架，15—浮子，16—燃油油氣入口，17—?dú)忾T塞，18—回力彈簧，19一燃油液體出口，20—?dú)忾T，21—儲(chǔ)液罐，22—通氣室。具體實(shí)施例
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]實(shí)施例1:
如圖1所示循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1，發(fā)動(dòng)機(jī)I裝有水冷系的冷卻系統(tǒng)，還包括熱交換器3和油氣分離器5 ；
如圖2所示熱交換器3設(shè)有一根內(nèi)管，內(nèi)管的兩端分別構(gòu)成循環(huán)水入口 4和循環(huán)水出口 11，內(nèi)管的內(nèi)部設(shè)有一根以上的分流管，各根分流管并聯(lián)，每根分流管共用一個(gè)入口和一個(gè)出口分別構(gòu)成燃油入口 12和燃油出口 13，燃油入口 12和燃油出口 13分別設(shè)置于內(nèi)管兩端部的管壁上，燃油入口 12和循環(huán)水入口 4位于同一側(cè)，燃油出口 13和循環(huán)水出口 11位于同一側(cè)；
如圖1所示熱交換器3的循環(huán)水入口 4與發(fā)動(dòng)機(jī)I冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水熱水出口連接，熱交換器3的循環(huán)水出口 11連接發(fā)動(dòng)機(jī)I冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水冷水入口，熱交換器3的燃油出口 13通過管道連接油氣分離器5的燃油油氣入口 16，油氣分離器5的出氣口 6連接發(fā)動(dòng)機(jī)I的吸氣入口 10，油氣分離器5的燃油液體出口 19連接發(fā)動(dòng)機(jī)I的渦輪增壓器8散熱裝置的入口端，渦輪增壓器8上散熱出口處的燃油出口連接油氣分離器5的燃油油氣入口 16，油氣分離器5的出氣口 6連接發(fā)動(dòng)機(jī)I的吸氣入口 10，油氣分離器5的燃油液體出口 19連接發(fā)動(dòng)機(jī)I的噴油嘴2。
[0022]如圖3所示油氣分離器5包括:儲(chǔ)液罐21、通氣室22、燃油油氣入口 16、燃油液體出口 19、出氣口 6、固定浮力支架14、浮子15、氣門20及回力彈簧18，出氣口 6位于通氣室22壁上，通氣室22的底部與儲(chǔ)液罐21的頂部連通，且通氣室22與儲(chǔ)液罐21連通處設(shè)有氣門20，燃油油氣入口 16設(shè)置于儲(chǔ)液罐21的中部，燃油液體出口 19設(shè)置于儲(chǔ)液罐21的底端，儲(chǔ)液罐21底部固定連接固定浮力支架14，固定浮力支架14包含3根或4根或5根豎直立柱，豎直立柱的長(zhǎng)度與儲(chǔ)液罐21的高度相同，3根或4根或5根豎直立柱與儲(chǔ)液罐21底部構(gòu)成放置浮子15的升降空間，浮子15位于升降空間內(nèi)，氣門20位于升降空間的頂部，浮子15隨儲(chǔ)液罐21中液體液面的升降而上升下降，浮子15上升后頂住氣門20底部的氣門塞17，氣門20頂部用鐵卡或螺絲連接回力彈簧18的一端，回力彈簧18的另一端固定在通氣室22的頂部。
[0023]渦輪增壓器8中的排氣側(cè)轉(zhuǎn)子與進(jìn)氣側(cè)轉(zhuǎn)子是同軸異室，從廢氣排放出口 9出來的廢氣驅(qū)動(dòng)排氣側(cè)轉(zhuǎn)子，進(jìn)氣側(cè)轉(zhuǎn)子引進(jìn)外來的新鮮空氣，經(jīng)過壓縮倒入進(jìn)氣歧管內(nèi)，進(jìn)氣歧管連通發(fā)動(dòng)機(jī)I的吸氣入口 10。
[0024]實(shí)施例2:
如圖4所示循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，熱交換器3的循環(huán)水入口 4與發(fā)動(dòng)機(jī)I冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水熱水出口連接，熱交換器3的循環(huán)水出口 11連接發(fā)動(dòng)機(jī)I冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水冷水入口，熱交換器3的燃油出口 13通過管道連接油氣分離器5的燃油油氣入口 16，油氣分離器5的出氣口 6連接發(fā)動(dòng)機(jī)I的吸氣入口 10，油氣分離器5的燃油液體出口 19連接發(fā)動(dòng)機(jī)I的噴油嘴2。
[0025]等待進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴的汽油、柴油會(huì)跟熱交換器里的循環(huán)水逆向而行。從常溫水端口進(jìn)，從熱水端口出。為了使常溫的汽油、柴油更快接近高溫的熱水溫度，必須選擇導(dǎo)熱比較好的金屬材料(如:銅管鋁管)。增加和熱水的接觸面積(如:扁片狀)。延長(zhǎng)接觸時(shí)間(如:接觸的管道在被允許的條件下盡量長(zhǎng)一些)。如果一個(gè)單元的效果不好，可以多個(gè)熱交換器串聯(lián)。
[0026]因?yàn)椴裼偷姆悬c(diǎn)是180°C—370°C，所以經(jīng)過熱交換器出來的柴油可以直接進(jìn)入柴油機(jī)里的噴油嘴。另外，燃油通過熱交換器后，燃油能夠完全連續(xù)不斷的將發(fā)動(dòng)機(jī)里的循環(huán)熱水，需要散去的廢熱回收。例如:大公交就不需要大風(fēng)扇扇熱了，既節(jié)省了大扇子的一套裝置費(fèi)用，又能降噪，也為發(fā)動(dòng)機(jī)省去了帶動(dòng)大風(fēng)扇10%左右的額外能源成本。當(dāng)然，此裝置適用于任何燃油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0027]因?yàn)槠偷姆悬c(diǎn)是30°C—205°C，致使汽油經(jīng)過熱交換后，會(huì)有少許的汽油氣體產(chǎn)生。如果不加以分離，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后會(huì)因?yàn)闅庾璧舾字率拱l(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定，所以汽油通過熱交換器后，還需要通過空氣分離器將已經(jīng)汽化的汽油分離出去，分離出去的汽油氣體經(jīng)過導(dǎo)管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣入口。如果發(fā)動(dòng)機(jī)有廢氣渦輪增壓器，可以將從熱交換器里出來的燃油作為冷媒，繼續(xù)為渦輪降溫，同時(shí)也是直接為燃油預(yù)熱加溫。如果是柴油直接進(jìn)入噴油嘴，如果是汽油可通過空氣分離器離后進(jìn)入噴油嘴。
[0028]節(jié)油示例計(jì)算
常溫下的汽油、柴油的溫度為15°C左右，由于汽油、柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)里首先是吸熱汽化后再燃燒，而汽化的過程有一個(gè)吸熱的過程加之汽化又需要汽油、柴油達(dá)到一定額溫度條件。汽油的沸點(diǎn)是30°C—205°C。柴油的沸點(diǎn)是180°C—370°C。
[0029]汽油的膨脹系數(shù):B1=0.12%(1/°C )，柴油的膨脹系數(shù)Β2=0.13%(1/°C )
由于 BI ^ B2=0.1 2%(1/°C )
某型汽車的油箱為70升，把整個(gè)油箱的油從15°C加熱到85°C得到:
70X0.12% X 70=5.88 (升)
5.88 + 70=8.4%
得到的結(jié)論是汽車可能節(jié)油8%左右。
[0030]由于燃油經(jīng)過預(yù)熱后，從發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴噴出的時(shí)候，霧化的效果會(huì)成倍的提升，如10%~50%左右。汽化的質(zhì)量數(shù)也相應(yīng)提升10%~50%(如20%)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)每次做功的時(shí)間有限，會(huì)有20%左右的燃油有些沒有燃燒(直接排除)有20%左右的燃油不完全燃燒，那么
(20%+20%) X 20%=8%
從上可以看出發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過預(yù)熱后，每次做功會(huì)有多出8%左右的燃油被充分燃燒，也就是說節(jié)油8%。
【權(quán)利要求】
1.一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(I)，發(fā)動(dòng)機(jī)(I)裝有水冷系的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:還包括熱交換器(3)和油氣分離器(5),熱交換器(3)設(shè)有一根內(nèi)管，內(nèi)管的兩端分別構(gòu)成循環(huán)水入口(4)和循環(huán)水出口(11)，內(nèi)管的內(nèi)部設(shè)有一根以上的分流管，每根分流管并聯(lián)，每根分流管共用一個(gè)入口和一個(gè)出口分別構(gòu)成燃油入口(12)和燃油出口(13)，燃油入口(12)和燃油出口(13)分別設(shè)置于內(nèi)管兩端部的管壁上，燃油入口(12)和循環(huán)水入口(4)位于同一側(cè)，燃油出口(13)和循環(huán)水出口(11)位于同一側(cè)，熱交換器(3)的循環(huán)水入口(4)與發(fā)動(dòng)機(jī)(I)冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水熱水出口連接，熱交換器(3)的循環(huán)水出口(11)連接發(fā)動(dòng)機(jī)(I)冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水冷水入口，熱交換器(3)的燃油出口(13)通過管道連接油氣分離器(5)的燃油油氣入口(16)，油氣分離器(5)的出氣口(6)連接發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的吸氣入口( 10)，油氣分離器(5)的燃油液體出口( 19)連接發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的噴油嘴(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，其特征在于:所述的油氣分離器(5)包括:儲(chǔ)液罐(21)、通氣室(22)、固定浮力支架(14)、浮子(15)、氣門(20)及回力彈簧(18)，出氣口(6)位于通氣室(22)壁上，通氣室(22)的底部與儲(chǔ)液罐(21)的頂部連通，通氣室(22)與儲(chǔ)液罐(21)連通處設(shè)有氣門(20)，燃油油氣入口(16)設(shè)置于儲(chǔ)液罐(21)的中部，燃油液體出口(19)設(shè)置于儲(chǔ)液罐(21)的底端，儲(chǔ)液罐(21)內(nèi)底部固定連接固定浮力支架(14),固定浮力支架(14)包含3至5根豎直立柱,豎直立柱的長(zhǎng)度與儲(chǔ)液罐(21)的高度相同，3至5根豎直立柱與儲(chǔ)液罐(21)底部構(gòu)成放置浮子(15)的升降空間，浮子(15)位于升降空間內(nèi)，氣門(20)位于升降空間的頂部，氣門(20)頂端用鐵卡或螺絲連接回力彈簧(18)的一端，回力彈簧(18)的另一端固定在通氣室(22)的頂部，通氣室(22)的底部安裝氣門底座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行燃油預(yù)熱的裝置，其特征在于:所述的油氣分離器(5)的燃油液體出口(19)連接發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的渦輪增壓器(8)散熱裝置的入口端，渦輪增壓器(8)上散熱出口處的燃油出口連接油氣分離器(5)的燃油油氣入口(16)，油氣分離器(5)的出氣口(6)連接發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的吸氣入口(10)，油氣分離器(5)的燃油液體出口( 19 )連接發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的噴油嘴(2 )。
【文檔編號(hào)】F02M31/16GK103807059SQ201410066948
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】代希春 申請(qǐng)人:代希春